•
PDSH: Đá Magma và đá biến chất

•
Thực hiện :
Trần Trung Hiếu
Lê Thu Trang
Hoàng Thị Yến

Đá Magma

Khái niệm: Đá mácma hay đá
magma là những loại đá được thành
tạo do sự đông nguội của những dung
thể magma nóng chảy được đưa lên
từ những phần sâu của vỏ Trái Đất.
Quá trình đông nguội có thể tạo ra các
đá có các khoáng vật kết tinh rõ ràng
hoặc không kết tinh tùy thuộc vào
môi trường mà khối magma đông
nguội, và dựa vào đó người ta ta phân
ra: đá xâm nhập và phun trào. Macma
này có thể có nguồn gốc từ manti của
Trái Đất hoặc từ các loại đá đã tồn tại
trước đó bị nóng chảy do các thay đổi
nhiệt độ áp suất cực cao. Trên 700
loại đá mácma đã được miêu tả lại,
phần lớn trong chúng được tạo ra gần
bề mặt lớp vỏ Trái Đất.

Nguồn gốc và phân bố

Nguồn gốc : Lớp vỏ Trái Đất dày
khoảng 35 km (22 dặm) tại các
phần dưới các vỏ lục địa, nhưng
trung bình chỉ khoảng 7 km (4,3
dặm) dưới các đại dương. Nó
được tạo thành từ các loại đá có
tỷ trọng tương đối thấp, và gần
với lớp vỏ là các loại đặc hơn của
lớp phủ, chúng mở rộng tới độ
sâu gần 3.000 km (1.860 dặm).
Phần lớn macma tạo thành đá
mácma được sinh ra trong các
phần phía trên của lớp phủ ở nhiệt
độ khoảng từ 600 đến 1.600 °C.

•
Khi macma nguội đi, các khoáng vật sẽ kết tinh từ hỗn hợp nóng chảy ở
các nhiệt độ khác nhau (quá trình kết tinh phân đoạn). Có tương đối ít
khoáng vật có vai trò quan trọng trong sự hình thành của đá mácma. Có
điều này là do macma nguồn chỉ giàu một một số nguyên tố nhất định:
silíc, ôxy, nhôm, natri, kali, canxi, sắt và magiê. Chúng là các nguyên tố
khi kết hợp với nhau tạo ra các khoáng vật silicat, là các loại khoáng chất
chiếm trên 90% thành phần các loại đá mácma.

Phân bố : Các loại đá mácma chiếm khoảng 95% toàn bộ phần phía trên
của lớp vỏ Trái Đất, nhưng chúng phân bố phổ biến hơn ở bên dưới lớp đá
trầm tích và đá biến chất tương đối mỏng nhưng phân bố rộng.


Ý nghĩa địa chất

Đá mácma có ý nghĩa quan trọng về mặt địa chất do:
•
Các khoáng vật và tính chất hóa học tổng thể của chúng cung cấp thông tin
về thành phần của lớp vỏ trái đất tại những đá mácma được hình thành
cũng như các điều kiện về nhiệt độ và áp suất hình thành nên đá và thông
tin về các loại đá trước đó bị nóng chảy;
•
Niên đại tuyệt đối của chúng có thể được xác định bằng các phương pháp
xác định niên đại bằng phóng xạ khác nhau và vì thế có thể so sánh với các
địa tầng địa chất cận kề, cho phép miêu tả lại thời gian diễn ra các sự kiện
một cách tương đối chính xác;
•
Các đặc điểm của chúng thông thường được đặc trưng bởi các điều kiện
của môi trường kiến tạo cụ thể, cho phép tái tạo lại các mô hình kiến tạo
(Xem thêm kiến tạo mảng);
•
Trong một số hoàn cảnh đặc biệt, chúng là nguồn gốc của một số mỏ
khoáng sản quan trọng: ví dụ vonfram, thiếc và urani, thông thường hay đi
cùng với đá granit.

Môi trường tạo thành

Đá xâm nhập : thành tạo ở độ
sâu > 1,5km so với bề mặt địa
hình của Trái Đất, chịu áp lực lớn
hơn của các lớp bên trên và nguội
dần đi mà thành do vậy nó có
kiến trúc ban tinh gồm các tinh

thể hạt lớn, đều đặn, cấu tạo đặc
sít như granit, điorit, gabro Các
khoáng vật trong các loại đá này
có thể xác định bằng mắt thường.
•
Phần lõi trung tâm của các dãy
núi lớn chứa các loại đá xâm
nhập, thông thường là đá granit.
Khi bị lộ ra do xói mòn, các lõi
này (gọi là các bathôlit) có thể
chiếm một khu vực rộng lớn trên
bề mặt.

•
Đá xâm nhập có kiến trúc ban tinh được tạo thành ở sâu dưới đất được gọi
là đá xâm nhập sâu; Đá lửa xâm nhập có kiến trúc ban tinh được tạo thành
ở gần bề mặt được gọi là đá xâm nhập nông. Khái niệm xâm nhập nông
hiện nay vẫn còn một số tranh cãi nhưng đa số các quan điểm cho rằng nó
được kết tinh bên dưới mặt đất đến độ sâu 1,5km.
•
Đá magma phun trào: Đá phun trào hay đá phún xuất là kết quả của các
hoạt động phun trào núi lửa và vì thế bị làm cứng và đông đặc trong điều
kiện phơi ra ngoài khí quyển. Do nguội nhanh trong điều kiện nhiệt độ và
áp suất thấp, các khoáng vật không kịp kết tinh, hoặc chỉ là kết tinh một
phần nên có kích thước tinh thể bé, chưa hoàn chỉnh, hoặc tồn tại ở dạng
vô định hình. Mặt khác, các chất khí và hơi nước không kịp thoát ra, để lại
nhiều lỗ rỗng, làm cho đá nhẹ, có loại nổi trên mặt nước( đá bazan bọt ).
•
Ngoài ra, đá phun trào cũng được còn gọi là đá núi lửa,Ở độ sâu vài
kilômét dưới bề mặt Trái Đất thì nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ mà phần

lớn các loại đá có thể nóng chảy tại bề mặt. Tuy nhiên, các loại đá này vẫn
ở dạng cứng do áp suất lớn tạo ra bởi các lớp đá nằm phía trên. Nếu như
có các khe nứt trong các lớp đá thì áp suất bị tụt xuống và một khối lượng
đáng kể đá bị nóng chảy. Macma tạo ra sẽ bị ép phụt lên trên thông qua
các kẽ nứt tới bề mặt và tạo thành núi lửa.

VIDEO PHUN TRÀO MAGMA

•
Đá nóng chảy (gọi là dung nham hay lava) sẽ chảy ra từ núi lửa và loang
rộng. Do dung nham bị nguội và kết tinh nhanh nên nó tạo ra các loại đá có
kiến trúc vi tinh. Nếu sự làm nguội là quá nhanh, không cho quá trình kết tinh
có thể xảy ra thì các loại đá tạo thành có kiến trúc thủy tinh (chẳng hạn như đá
opxidian tức đá vỏ chai).
•
Do kiến trúc vi tinh nên các dạng khác nhau của đá phun trào khó phân biệt
bằng mắt thường hơn so với các dạng khác nhau của đá xâm nhập. Nói chung,
với kiến trúc vi tinh các khoáng vật của đá phun trào chỉ có thể xác định bằng
cách soi kính thạch học (đá được mài thành các mẫu mỏng và được soi dưới
kính hiển vi có hai ni-côn) và sự phân loại bằng mắt thường chỉ là gần đúng .
•
Các vật chất có thể bị núi lửa tống ra ngoài rất mãnh liệt trong quá trình hoạt
động phun trào là các khối, cục đá và tro. Các vật chất này được gọi là đá
trầm tích núi lửa (cũng còn gọi là đá vụn núi lửa, tuf) và có thể rơi gần đó, tạo
thành một phần của núi lửa hay bị mang đi xa nhờ gió.

•
Các tinh thể chứa trong đá lửa ban tinh mịn được gọi là pocfia. Kiến trúc
pocfia phát triển khi một số tinh thể phát triển lớn đến kích thước đáng kể
trước khi phần chủ yếu của macma đông đặc lại thành khối vật liệu đồng nhất

hạt mịn.
•
Phân loại:

Việc phân loại đá mácma có thể cung cấp cho con người thông tin quan trọng
về các điều kiện mà chúng hình thành. Hai yếu tố quan trọng được sử dụng
trong phân loại đá lửa là kích thước hạt (phụ thuộc rất nhiều vào lịch sử quá
trình làm nguội) và thành phần khoáng vật của đá. Fenspat, thạch anh, olivin,
pyroxen, amphibol và mica là các khoáng vật quan trọng trong sự hình thành
đá mácma và sự có mặt của chúng là cơ sở để phân loại các loại đá này. Các
khoáng vật khác có mặt trong đá không điển hình được gọi là khoáng chất
phụ.

Trong phân loại đơn giản hóa, các dạng đá mácma được chia trên sự hiện diện
của fenspat, sự có mặt của thạch anh và trong các loại đá không có fenspat
hay thạch anh thì theo sự có mặt của các khoáng vật chứa sắt hay magiê.

Kích thước tinh thể
•
Theo kích thước tinh thể, đá
mácma có thể phân loại thành
pecmatit (hạt rất lớn), hiển tinh
(chỉ có hạt lớn hay phanerit), ban
tinh (một số hạt lớn trên nền là các
hạt nhỏ hay pocfia), ẩn tinh (chỉ
có hạt nhỏ hay aphanit), thủy tinh
(không có hạt).
1. Đá có kiến trúc hiển tinh chứa các
khoáng vật với tinh thể nhìn thấy
bằng mắt thường và thường đặc

trưng cho đá xâm nhập (do quá
trình làm nguội càng chậm thì tinh
thể càng to). Trong một số ngoại
lệ, dạng đá này có thể chứa các
tinh thể cực lớn, trong trường hợp
này chúng được gọi là pecmatit.

2) Trong đá phun trào, khi quá trình
làm nguội là nhanh hơn, các tinh
thể khoáng vật riêng rẽ thông
thường không nhìn thấy được
bằng mắt thường và chúng được
gọi là kiến trúc ẩn tinh.
3) Kiến trúc ban tinh là trạng thái
trung gian giữa hai loại trên: khối
đá có kiến trúc ẩn tinh, nhưng
trên nền ẩn tinh này có thể quan
sát được một số tinh thể.
4) Nếu macma nóng chảy bị làm
nguội quá nhanh không cho quá
trình kết tinh diễn ra thì sản phẩm
tạo ra là có kiến trúc thủy tinh
như thủy tinh núi lửa hay
opxidian đôi khi còn được gọi là
đá vỏ chai.

Hình dạng tinh thể
•
Hình dạng tinh thể cũng là yếu tố quan trọng trong kiến trúc đá mácma.
Các tinh thể có thể là tự hình, bán tự hình và tha hình:

•
Tự hình (Euhedral), nếu hình dạng tinh thể được bảo toàn hay tinh thể có
các mặt kết tinh rõ ràng.
•
Bán tự hình (Subeuhedral), nếu chỉ một phần được bảo toàn.
•
Tha hình (Anhedral), nếu tinh thể không thể hiện rõ ràng hướng kết tinh có
thể nhận biết được.

Theo Cấu Tạo
•
Cấu tạo lỗ hổng là đá có các khoảng trống sinh ra bởi khí bị
chiếm giữ trong quá trình nguội đi.
•
Cấu tạo dòng chảy được hình thành khi mácma chảy tràn trên
bề mặt và đông nguội với các tốc độ khác nhau.
•
Tuf bao gồm các đá vụn có trước hoặc bom núi lửa bị đẩy ra
khi núi lửa phun trào gồm một số loại như: tufit, tufogen.

Thành phần khoáng vật-Hóa học
•
Các dạng đá mácma có thể phân chia nhỏ theo các thông số hóa học/ khoáng
vật tạo đá theo hai hướng chính:
•
Hóa học: - Tổng hàm lượng kiềm - silica (biểu đồ TAS) cho phân loại đá
mácma được sử dụng khi không có các dữ liệu về quá trình hình thành hay
thành phần khoáng vật:
–
Các đá mácma axít chứa hàm lượng silica cao, lớn hơn 63% SiO2 (ví dụ

riôlit và đaxít)
–
Các đá mácma trung tính chứa 52 - 63% SiO2 (ví dụ anđêsit)
–
Các đá mácma mafic chứa ít silica (45 - 52%) và thông thường chứa nhiều
sắt - magiê (ví dụ đá bazan)
–
Các đá mácma siêu mafic chứa ít hơn 45% silica. (ví dụ picrit và kômatiit)
–
Các đá mácma kiềm với 5 - 15% chất kiềm (K2O + Na2O) (ví dụ phônôlit
và trachyt)
•
ghi chú: Thuật ngữ axít-bazơ được sử dụng rộng rãi hơn trong các tài liệu địa
chất cũ. Thay vào đó, người ta sử dụng các thuật ngữ felsic, mafic, siêu
mafic

•
Khoáng vật : Hàm lượng khoáng vật của Fe và Si hay mafic:
–
Đá felsic, chủ yếu chứa thạch anh, fenspat kiềm và/hoặc khoáng vật chứa
fenspat: các khoáng vật của Fe và Si; các dạng đá này (ví dụ granit) thông
thường có máu sáng và có tỷ trọng thấp.
–
Đá mafic, chủ yếu chứa các khoáng vật mafic: pyroxen, olivin và
plagiocla canxi; các loại đá này (ví dụ đá bazan) thông thường sẫm màu
và có tỷ trọng lớn hơn đá felsic.
–
Đá siêu mafic, chứa trên 90% khoáng chất mafic (ví dụ dunit)
–
Bảng dưới đây là sự phân chia đơn giản đá lửa theo cả thành

phần và phương thức diễn ra.

Thành phầnPhương thức diễn ra :
Thành phần
Phương thức
diễn ra
Axít Trung gian Bazơ Siêu Bazơ
Xâm nhập Granit Điôrit Gabbrô Periđôtit
Phun trào Riôlit Anđêsit Bazan

Các khoáng vật tạo đá magma chủ yếu
Thạch anh là SiO2 ở dạng kết
tinh, tinh thể hình lăng trụ 6 cạnh,
ít khi trong suốt mà thường có
màu trắng và trắng sữa, độ cứng
7, khối lượng riêng 2,65 g/cm3,
cường độ cao khoảng 20.000
kg/cm2, chống mài mòn tốt, ổn
định đối với axit (trừ axit
fluohidric và fosforic). Ở nhiệt độ
thường, thạch anh không tác dụng
với vôi, nhưng ở trong môi trường
hơi nước bão hoà và nhiệt độ 175
- 2000C có thể sinh ra phản ứng
silicat.


Fenspat có hai loại:
•
cát khai thẳng góc-octola

(K
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
- fenspat kali)
•
cát xiên góc - plagiocla
(Na
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
- fenspat natri và
CaO.Al
2
O
3
.2SiO
2
- fenspat canxi).
•
Tính chất cơ bản của fenspat: màu
biến đổi từ trắng, trắng xám, vàng

đến hồng và đỏ; khối lượng riêng:
2,55 - 2,76 g/cm³, độ cứng 6 - 6,5,
cường độ chịu nén 1200 - 1700
kg/cm². Khả năng chống phong
hoá của felspat kém, kém ổn định
đối với nước và đặc biệt là nước có
chứa CO
2
tạo ra Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O
là caolonit - thành phần chủ yếu
của đất sét- theo phản ứng:
K
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
+CO
2
+2H

2
O >
K
2
CO
3
+4SiO
2
+Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O


Mica là những alumôsilicat ngậm nước
rất phức tạp, có độ cứng 2-3, khối
lượng riêng 2,76 - 3,2 g/cm³. Phổ biến
nhất là hai loại biotit và muscovit.
•
Biotit có màu nâu đen hay còn gọi
là mica đen, thường chứa ôxít
magiê và ôxít sắt, công thức: (Mg,
Fe)
3
.Si

3
.AlO
10
.OHF)
2.

•
Muscovit thì trong suốt hay còn gọi
là mica trắng, có công thức: K
2
O.
Al
2
O
3
.6SiO
2
.2H
2
O.
•
Ngoài hai loại trên còn gặp
vecmiculit được tạo thành do sự
oxy hoá và hydrat hoá biotit. Khi
nung ở 900-1000°C nước sẽ mất
đi, thể tích vecmiculit tăng 18 - 25
lần.


Khoáng vật sẫm màu chủ yếu

gồm amphibol, pyroxen, olivin là
các khoáng vật có màu sẫm (từ
màu lục đến màu đen) cường độ
cao, dai và bền, khó gia công.

Sử Dụng
•
Sử dụng trong xây dựng :
1. Granit (đá hoa cương) là loại đá axit có ở nhiều nơi, chủ yếu do thạch
anh, fenspat và một ít mica, có khi còn tạo thành cả amphibol và
pyroxen. Granit có màu tro nhạt, hồng nhạt hoặc vàng, phần lớn có kết
tinh hạt lớn. Granit rất đặc chắc, khối lượng thể tích 2600 - 2700 kg/m³,
cường độ nén rất lớn (1200 - 2500kg/cm²), độ hút nước nhỏ (dưới 1%),
khả năng chống phong hoá rất cao, độ chịu lửa kém, có một số loại có
màu sắc đẹp. Đá granit được sử dụng rộng rãi trong xây dựng (ốp mặt
ngoài nhà và các công trình đặc biệt, nhà công cộng, làm nền móng cầu,
cống, đập )
2. Syenit là loại đá trung tính, thành phần khoáng vật chủ yếu là orthocla,
plagiocla, axit, các khoáng vật mầu xẫm (amphibol, pyroxen, biotit),
một ít mica, rất ít thạch anh. Sienit màu tro hồng, có cấu trúc toàn tinh
đều đặn, khối lượng riêng 2,7 -2,9 g/cm³, khối lượng thể tích 2400 -
2800 kg/m³, cường độ chịu nén 1500 - 2000kg/cm². Sienit được ứng
dụng khá rộng rãi trong xây dựng.

•
Sử dụng trong làm đường
1. Diorit là loại đá trung tính, thành phần chủ yếu là plagiocla trung tính
(chiếm khoảng ¾), hocblen, augit, biotit, amphibol và một ít mica và
pyroxen. Diorit thường có màu xám, xám lục có xen các vết xẫm và trắng;
khối lượng thể tích 2900 - 3300 kg/m³, cường độ chịu nén 2000 -

3500kg/cm². Diorit dai, chống va chạm tốt, chống phong hoá cao, dễ đánh
bóng, nên được sử dụng để làm mặt đường, tấm ốp.
2. Gabbro là loại đá bazơ, thành phần gồm có plagiocla bazơ (khoảng 50%)
và các khoáng vật màu xẫm như pyroxen, amphibol và olivin. Gabbro có
màu tro xẫm hoặc từ lục thẫm đến đen, đẹp, có thể mài nhẵn, khối lượng
thể tích 2900 - 3300 kg/m³, cường độ chịu nén 2000 - 3500kg/cm³. Gabbro
được sử dụng làm đá dăm, đá tấm để lát mặt đường và ốp trang trí các công
trình kiến trúc.
3. Diaba có thành phần tương tự gabbro, là loại đá trung tính, có kiến trúc hạt
nhỏ, hạt vừa xen lẫn với kiến trúc hiển tinh. Thành phần khoáng vật gồm
có fenspat, pyroxen, olivin, màu tro sẫm hoặc lục nhạt, cường độ nén 3000
- 4000 kg/cm2. Đá diaba rất dai, khó mài mòn, được sử dụng chủ yếu làm
đá rải đường và làm nguyên liệu đá đúc.

4. Bazan là loại đá bazơ, thành phần khoáng vật giống đá gabbro. Chúng có
kiến trúc ban tinh hoặc kiến trúc pocfia. Đá bazan là loại đá nặng nhất
trong các loại đá mácma, khối lượng thể tích 2900 - 3500 kg/cm3, cường
độ chịu nén 1000 - 5000kg/cm2 (có loại cường độ đến 8000kg/cm2), rất
cứng, giòn, khả năng chống phong hoá cao, rất khó gia công. Đá bazan là
loại đá phổ biến nhất trong xây dựng, được sử dụng để lát đường làm cốt
liệu bê tông, tấm ốp chống ăn mòn

Sử dụng làm vật liệu chống axit:
1. Andesit là loại đá trung tính. Thành phần của nó gồm plagiocla trung tính,
các khoáng vật sẫm mầu (amphibol, pyroxen) và mica; có kiến trúc ẩn tinh
và kiến trúc dạng pocfia; có màu tro vàng, hồng, lục. Đá andesit có khả
năng hút nước lớn, khối lượng thể tích 2200 ÷ 2700 kg/m3, cường độ chịu
nén 1200 – 2400kg/cm2, chịu được axit nên được dùng để làm vật liệu
chống axit.


•
Đá trầm tích núi lửa:
Ngoài các loại đá đề cập ở trên, trong đá mácma phun trào còn có đá bọt,
tuf, tro và tuf dung nham. Các loại đá này bên cạnh việc hình thành do kết
tinh nhanh như đá phun trào còn lắng đọng theo quy luật trầm tích. Nhiều
tác giả Liên Xô cũ xếp loại đá này sang đá trầm tích
1. Tro núi lửa: thưởng ở dạng bột, giống nhau màu xám. Những hạt lớn gọi là
cát núi lửa. Đá bọt, là loại thuỷ tinh núi lửa có độ rỗng cao (độ rỗng đến
80%) được tạo thành khi tro núi lửa lắng đọng từ không khí. Đá bọt có kích
thước 5-30mm, khối lượng thể tích 500 kg/m3, độ hút nước thấp vì các lỗ
rỗng lớn và các lỗ rỗng ít liên thông nhau, hệ số truyền nhiệt nhỏ (0,12 -
0,2 kCal/m.0C.h, cường độ chịu nén 20 - 30kg/cm2. Cát núi lửa, đá bọt
được dùng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ, còn bột thì làm vật liệu cách nhiệt
và bột mài.
2. Tuf núi lửa: là loại đá rỗng, được tạo thành do quá trình tự lèn chặt tro núi
lửa. Loại tuf núi lửa chặt nhất gọi là tơrat. Tuf núi lửa đá bọt cũng như tro
núi lửa thường dùng làm phụ gia hoạt tính chịu nước cho chất kết dính vô
cơ.
3. Tuf dung nham do tro và cát núi lửa rơi vào trong dung nham nóng chảy
sinh ra. Nó là loại đá thuỷ tinh rỗng có màu hồng, tím , khối lượng thể tích
750 ÷ 1400 kg/m3, cường độ chịu nén 60 - 100kg/cm2, hệ số dẫn nhiệt
trung bình là 0,3 kCal/m.0C.h. Trong xây dựng, tup dung nham được xẻ
thành đá hộc để xây tường, sản xuất đá dăm cho bê tông nhẹ.

Đá Biến Chất

Sự Hình Thành:
•
Đá biến chất được hình thành từ sự biến tính của đá mácma, đá trầm tích,
thậm chí cả từ đá biến chất có trước, do sự tác động của nhiệt độ, áp suất

cao (nhiệt độ lớn hơn 150 đến 200 °C và áp suất khoảng trên 1500 bar) 　
và các chất có hoạt tính hoá học, gọi là quá trình biến chất.
•
Các chất có hoạt tính hoá học thường gặp nhất là nước và axit cacbonic
thường xuyên có trong tất cả các loại đất, đá. Tính chất của đá biến chất do
tình trạng biến chất và thành phần của đá trước khi bị biến chất. Dưới sự
tác động của các tác nhân biến chất, các thành phần của đá có thể tái kết
tinh ở trạng thái rắn và sắp xếp lại. Tác dụng biến chất không những có thể
cải biến cấu trúc của đá mà còn làm thay đổi thành phần khoáng vật của
nó.